Valkoinen - teollinen bioteknologia
Teollinen biotekniikka hyödyntää erilaisia mikro-organismeja ja entsyymejä.
Tuttuja esimerkkejä valkoisesta bioteknologiasta ovat pyykinpesuaineiden entsyymit, farkkujen kivipesu ja laktoosittomat maitovalmisteet.
Valkoinen bioteknologia on bioteknologian soveltamista teollisessa mittakaavassa tarkoituksena tuottaa erilaisia tuotteita, kuten kemiallisia yhdisteitä (esimerkiksi antibiootit, etanoli tai sitruunahappo) tai proteiineja (esimerkiksi insuliini, entsyymit tai vasta-aineet). Teollisen bioteknologian tuotteita tuotetaan vuodessa miljoonia tonneja. Prosesseissa hyödynnetään tyypillisesti joko erilaisia mikro-organismeja (bakteereja ja homeita) tai entsyymejä.
Suomessa on vahvat perinteet valkoisen bioteknologian alalla. Suomi on yksi johtavista teollisten entsyymien tuottajamaista.
Lue lisää suomalaisesta bioteollisuudesta >>>
”Teollinen biotekniikka tarkoittaa lähinnä jo olemassa olevan osaamisen tai tekniikan siirtämistä uusille sovellusalueille teollisuudessa.” Saara Hassinen, FIB
Lue koko haastattelu Bioteknologia Info -lehdestä 2/2005 >>>
Monikäyttöiset entsyymit
Entsyymit ovat avainasemassa suurimmassa osassa teollisen bioteknologian sovelluksia. Entsyymit ja muut biotuotteet tuotetaan teollisuuden käyttöön nykyään pääsääntöisesti muuntogeenisissä mikro-organismeissa.
Entsyymejä käytetään eniten elintarviketeollisuudessa ja kemian teollisuudessa pesuaineiden lisäaineina. Pesuaineisiin lisätään entsyymejä energian säästämiseksi ja kemiallisten aineiden käytön vähentämiseksi. Metsäteollisuus käyttää entsyymejä selluloosan valkaisemisessa korvaamaan osittain valkaisukemikaaleja.
Entsyymit ovat proteiineja eli valkuaisaineita. Ne katalysoivat eli nopeuttavat ja ylipäätään mahdollistavat solujen biokemiallisia reaktioita. Entsyymien teho perustuu niiden kykyyn tuoda reaktioon osallistuvat molekyylit tai molekyyliryhmät riittävän lähelle toisiaan, entsyymin aktiiviseen kohtaan, ja luoda näin reaktiolle sopivat olosuhteet. Entsyymit ovat reaktiospesifisiä: yksi entsyymi pystyy katalysoimaan vain yhdenlaista reaktiota. Niinpä yksi solu voi sisältää tuhansia erilaisia entsyymejä. Tyypillisiä entsyymien avustamia reaktioita ovat erilaisten kemiallisten ryhmien liittäminen toiseen molekyyliin tai tietyn tyyppisten kemiallisten sidosten hajottaminen.
Arkielämästä tuttuja entsyymejä ovat muun muassa pyykinpesuaineissa käytetyt rasvoja hajottavat lipaasit ja tärkkelystahroja pilkkovat amylaasit. Teollisuuden prosesseissa käytettyjä entsyymejä ovat puun kuiturakennetta hajottavat ligninaasit ja sellulaasit sekä maitosokeria hajottava laktaasi, leivonnassa ja eläinrehuissa käytettävät ksylanaasit, farkkujen kivipesussa, pyykinpesuaineissa ja sellun valkaisussa käytettävät lakkaasit, fytiini-happoa eläinrehussa pilkkovat fytaasit, mehujen kirkastukseen käytettävät pektinaasit ja lihan pehmentämiseen ja piilolinssien puhdistukseen käytettävä papaiini.
Mistä teollisuuden käyttämät bakteerit ja homeet on löydetty? Mihin uusiin sovelluksiin niitä voitaisiin käyttää?
Lue vastaukset >>>
Uusiutuvat luonnonvarat energianlähteenä
Bioteknologiasta on myös haettu ratkaisuja ja vaihtoehtoja raakaöljypohjaiselle teollisuudelle ja siihen perustuvalle energiantuotannolle. Uusiutuvat luonnonvarat, kuten selluloosa- ja tärkkelyspohjaiset materiaalit voidaan hyödyntää raaka-aineena tai energialähteenä. Biopolttoaineita autoille on tuotettu muun muassa ylijäämäviinisadosta sekä elintarvikejätteistä. Biokaasua tuotetaan lämmitykseen fermentoimalla eloperäisiä jätteitä ja maitohappoa tuotetaan jo runsaasti muoviteollisuuden tarpeisiin. Tavoitteena on korvata markkinoilla olevat öljypohjaiset polymeerit biomuovilla.
Euroopan unionin tavoitteena on, että vuonna 2010 liikenteen käyttämistä polttoaineista 5,75 prosenttia olisi valmistettu uusiutuvista raaka-aineista. Mutta voidaanko bioteknologian avulla korvata öljystä valmistetut tuotteet, kuten polttoaineet, muovit ja monet kemikaalit?
Lue lisää: Biomassa EKSTRA >>>
Biomassaa jalostetaan muokkaamalla sitä haluttuun tarkoitukseen. Yksinkertaisimmillaan biomassaa käsitellään mekaanisesti esimerkiksi pilkkomalla puuta hakkeeksi lämmitystarkoituksiin. Biomassaa käsitellään usein myös kemiallisesti. Kemiantekniikka on avainasemassa esimerkiksi biodieselin valmistuksessa. Bioteknologia on yksi biomassan jalostuskeinoista. Bioteknologian avulla biomassa saadaan entistä tarkemmin helposti prosessoitavaan muotoon eli hajotettua ainesosiksi, joita voidaan hyödyntää uusien tuotteiden valmistuksessa.
Miten biomassaa jalostetaan bioteknologian avulla? Lue >>>
Bioteknologia metsäteollisuudessa
Metsäteollisuuden pääasialliset sovelluskohteet löytyvät metsänjalostuksesta sekä sellu- ja paperiteollisuudesta, jossa biotekniikkaa on sovellettu muun muassa jätevesien puhdistuksessa sekä sellun valkaisussa. Olemassa olevien bioteknisten ratkaisujen lisäksi aivan uusia mahdollisuuksia on löydettävissä muun muassa puun kuitujen käsittelyyn.
Entsyymit tehostavat paperiteollisuuden prosesseja
Entsyymejä voidaan käyttää apuna monenlaisissa vaiheissa myös paperiteollisuudessa. Yksi entsyymi katalysoi tyypillisesti vain yhdenlaista reaktiota, esimerkiksi jonkin kemiallisen ryhmän poistamista tai liittämistä tiettyyn molekyyliin.
VTT:llä on kehitteillä sovelluksia, joilla entsyymien avulla tuodaan puukuituun uusia toiminnallisia ominaisuuksia. Kuitu voidaan esimerkiksi tehdä sähköä johtavaksi, muuttaa sen varausta tai saada se hylkimään vettä. Myös energian säästöön tähtäävät menetelmät paperinvalmistusprosessin eri vaiheissa ovat tällä hetkellä aktiivisen tutkimuksen kohteena.